用于去除飲用水中鉛的過濾介質(zhì)、濾芯以及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種去除飲用水中鉛的過濾介質(zhì)及其制備方法，由該過濾介質(zhì)構(gòu)成的 濾芯、凈水裝置和飲水機。
【背景技術】
[0002] 金屬鉛是藍白色重金屬，質(zhì)柔軟，延性弱，展性強?？諝庵斜砻嬉籽趸ス鉂?， 變暗。鉛是常見的工業(yè)毒物。接觸鉛的行業(yè)和工種有印刷、蓄電池、玻璃、陶瓷、塑料、油漆、 化工、造船、電焊等;鉛礦的開采和冶煉也接觸大量的鉛。鉛及其化合物主要以粉塵、煙或蒸 氣的形式經(jīng)呼吸道進入人體，其次是消化道，如果在生產(chǎn)中長期吸入大量的鉛蒸氣或微細 粉塵，血液中鉛含量就會超過正常范圍，引起鉛中毒。
[0003] 除上述情況外，水中的鉛污染也很普遍：自來水中的供水管網(wǎng)中可滲析出鉛；水 表、水龍頭中會溶出鉛。人體內(nèi)血鉛和尿鉛的含量可以反映出體內(nèi)對鉛的吸收。鉛主要是損 壞骨髓造血系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，而且對男性的生殖腺也有一定的損害。嬰幼兒的大腦對于鉛 的污染比成年人要敏感。鉛對兒童智力的發(fā)育和行為有不良影響。對兒童骨髓的生長發(fā)育 也會造成損害。
[0004] 據(jù)調(diào)查，我國的深圳市、南京市的兒童，70 %血鉛都超標。
[0005] 傳統(tǒng)的水處理工藝對鉛的處理效果不好，不能有效的去除鉛;離子交換方法繁瑣， 置換飽和后的沖洗水難以處理;反滲透法使用麻煩，費水費電，成本高，排放的濃縮液不易 處理，易造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明解決的技術問題是提供一種過濾介質(zhì)及其制備方法，該過濾介 質(zhì)對飲用水中的鉛的去除率高，并且方法簡單。還提供了由這種過濾介質(zhì)構(gòu)成的濾芯、凈水 裝置以及飲水機。
[0007] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中鉛的過濾介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟：
[0008] a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑混合，得到混 合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑的重量比為200~ 300:50~100:50~100:50~100:50~100;
[0009] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻；
[0010] 所述壓制壓力為0 · 4MPa~IMpa;所述燒結(jié)溫度為200°C~240°C;所述燒結(jié)時間為 90~120min;所述冷卻溫度為40°C~60°C。
[0011] 優(yōu)選的，所述凹凸棒石粉為酸活化的凹凸棒石粉。
[0012]優(yōu)選的，還包括煅燒水滑石粉，所述煅燒水滑石粉與超高分子量聚乙烯粉、活性炭 粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑的重量比為50~100 : 200~300: 50~100 : 50~100: 50~ 100:50~100〇
[0013] 優(yōu)選的，還包括改性膨潤土粉。
[0014] 優(yōu)選的，所述改性膨潤土粉與超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石 粉和發(fā)孔劑的重量比為50~100:200~300:50~100:50~100:50~100:50~100。
[0015] 優(yōu)選的，還包括珍珠巖礦渣。
[0016] 本發(fā)明提供了根據(jù)上述權利要求所述的制備方法得到的用于去除飲用水中鉛的 過濾介質(zhì)。
[0017] 本發(fā)明提供了一種濾芯，由上述權利要求所述的過濾介質(zhì)構(gòu)成。
[0018] 本發(fā)明提供了一種凈水裝置，包括上述權利要求所述的過濾介質(zhì)或者上述權利要 求所述的濾芯。
[0019] 本發(fā)明提供了一種飲水機，包括上述權利要求所述的凈水裝置。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種去除飲用水中鉛的過濾介質(zhì)的制備方法，包 括以下步驟:a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑的重量比為200 ~300: 50~100: 50~100: 50~100: 50~100; b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒 結(jié)、冷卻;所述壓制壓力為〇. 4MPa~IMpa;所述燒結(jié)溫度為200°C~240°C;所述燒結(jié)時間為 90~120min;所述冷卻溫度為40°C~60°C。本發(fā)明在上述原料協(xié)同作用下，配合特定的燒結(jié) 溫度、壓力和冷卻溫度，制備得到的過濾介質(zhì)對水中鉛的去除率高，方法簡單，適用于受其 污染的飲用水，免除鉛對人體產(chǎn)生的傷害，使用簡便，成本低，另外由于使用的是濾芯，不是 粉體，所以無需后續(xù)處理，適合家庭終端飲水處理。經(jīng)檢測該過濾介質(zhì)對飲用水中鉛的去除 率在99.8%以上。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中鉛的過濾介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟：
[0022] a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑混合，得到混 合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑的重量比為200~ 300:50~100:50~100:50~100:50~100;
[0023] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻；
[0024] 所述壓制壓力為0.4MPa~IMpa;所述燒結(jié)溫度為200°C~240°C;所述燒結(jié)時間為 90~120min;所述冷卻溫度為40°C~60°C。
[0025]本發(fā)明首先將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑混 合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和發(fā)孔劑的重量 比為200~300: 50~100:50~100:50~100:50~100;優(yōu)選為210~290:60~90:60~90:60 ~90:60 ~90;更優(yōu)選為 220 ~280:65 ~85:65 ~85:65 ~85:65 ~85。
[0026] 在本發(fā)明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量優(yōu)選為100萬~700萬，更優(yōu)選 為200萬~600萬，最優(yōu)選為250萬~400萬。超高分子量聚乙烯可從國內(nèi)生產(chǎn)廠家得到，如北 京東方石油化工有限公司助劑二廠可提供M-Ι型（分子量為150±50萬）、M-II型（分子量為 250±50萬）、M-III型（分子量為350±50萬）、M-IV型（分子量為大于400萬）等規(guī)格的產(chǎn)品。 超高分子量聚乙烯的一個作用是粘結(jié)和形成過濾介質(zhì)骨架的作用，因為超高分子量聚乙烯 的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流動，所以利用超高分子量聚乙烯通過壓制， 燒結(jié)得到的過濾介質(zhì)，容易形成微孔，可以起到吸附水中鉛的作用。本發(fā)明優(yōu)選采用粒徑為 74~89μπι的超高分子量聚乙烯。
[0027] 在本發(fā)明中，活性炭是一種多孔性物質(zhì)，具有蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)，較大的比表面 積，特異的表面官能團、穩(wěn)定的物理和化學性能，是優(yōu)良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。根 據(jù)原料來源的不同活性炭優(yōu)選分為木質(zhì)活性炭、礦物質(zhì)原料活性炭和其他原料制成的活性 炭等。其中，所述木質(zhì)活性炭優(yōu)選包括椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭;所述礦物質(zhì)原料 活性炭優(yōu)選包括各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭;其他原料制成的活性炭 優(yōu)選包括廢橡膠、廢塑料制成的活性炭。本發(fā)明優(yōu)選使用以椰殼材質(zhì)為來源的活性炭，其強 度較高、吸附性能好，更優(yōu)選為以椰殼材質(zhì)為來源的醫(yī)用活性炭。在本發(fā)明中，所述活性炭 的比表面積優(yōu)選不低于500m 2/g，更優(yōu)選不低于1000m2/g?；钚蕴靠梢愿咝У奈剿械挠?機物、尤其是醫(yī)用活性炭，作為用過國家相關藥品監(jiān)督標準的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量低，表面積更 大，吸附效果也更好，并且選用醫(yī)用活性炭可以保證過濾介質(zhì)直接用于飲用水的處理。
[0028] 本發(fā)明優(yōu)選采用粒徑為74~104μπι的醫(yī)用活性炭。
[0029] 活性炭除了具有二維的有效微晶區(qū)和不規(guī)則的交聯(lián)碳六角型空間晶格的無定型 結(jié)構(gòu)之外，表面上有多種含氧官能團?？梢砸院芎玫奈姐U。
[0030] 硅藻土優(yōu)選為改性硅藻土。硅藻土是含氧化物很高的硅藻、放射蟲或海綿的遺體 組成，硅藻骨架中的氧化硅類似于蛋白石或含水的氧化硅，主要由二氧化硅組成，并含有少 量的三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂和氧化鋁及有機雜質(zhì)。硅藻土通常呈淺黃色或淺灰色，質(zhì) 軟，多孔而較輕。在我國主要產(chǎn)于吉林、云南騰沖和浙江省嵊州市。
[0031] 硅藻土兼具吸附、助濾和助凝作用使得對于鉛的處理效果好。
[0032] 在本發(fā)明中，所述凹凸棒石為單斜晶系，其理想化學式為為Mg5(H20)4[Si4010]2 (0H)2,化學成分理論值為MgO 23.83%、Si0256.96%、H20 19.21%;自然界中的凹凸棒石常 有Al3+、Fe3+等類質(zhì)同象置換，富含Al 3+、Fe3+變種稱為鋁凹凸棒石和鐵凹凸棒石。如江蘇省盱 眙縣龍王山產(chǎn)的鋁凹凸棒石的稱為為MgO 12.10%、Si0258.38%、Al2039.5%、Ca0 0.4%、 Ti〇2〇.56%、MnO 0.05%、Fe2〇3+FeO 5.26%、Na20 1·1%、Κ20 1.24%。由于凹凸棒石在結(jié)構(gòu) 中類似于沸石粉的大通道，因此具有良好的吸附和脫色性能，對分解的有機和硫化氫等都 有良好的吸附性能，凹凸棒石粉的吸附性能與礦物中Si0 2的含量有關，含量越高吸附能力 越強。
[0033]凹凸棒石粘土具有鏈層狀結(jié)構(gòu)，在晶體結(jié)構(gòu)中存在一系列晶體孔道，比表面積大， 有很強的物理吸附能力。由于晶體中類質(zhì)同象置換，存在晶體缺陷和空位，使凹凸棒石帶有 層面負電荷，并